DE102016013493A1 - Drive shaft assembly and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Antriebswellenbaugruppe offenbart, die ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungsteil und ein Rohr aufweist. Ein Verbindungsteil ist zwischen dem ersten Drehmomentübertragungsteil und dem Rohr angeordnet. Das Verbindungsteil ist dazu ausgelegt, im Falle einer unbeabsichtigten Überlast der Antriebswellenbaugruppe hinsichtlich des Drehmoments zu versagen.A drive shaft assembly is disclosed that includes first and second torque transmitting members and a tube. A connecting part is disposed between the first torque transmitting part and the pipe. The connecting part is designed to fail in the case of an unintentional overload of the drive shaft assembly in terms of torque.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Antriebswellenbaugruppe, die ein Rohr, ein erstes Drehmomentübertragungsteil und ein zweites Drehmomentübertragungsteil umfasst. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Antriebswellenbaugruppe.The present disclosure generally relates to a drive shaft assembly including a pipe, a first torque transmitting member, and a second torque transmitting member. The present disclosure further relates to a method of manufacturing such a drive shaft assembly.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Eine Antriebswelle, auch als Triebwelle oder Kardanwelle bezeichnet, wird zum Übertragen eines Drehmoments und einer Rotationsenergie von einer Quelle der Rotationsenergie (einem Antriebsbauteil) zu einem drehbar angetriebenen Mechanismus oder Bauteil eingesetzt. Die Antriebswellenbaugruppe umfasst im Allgemeinen ein Rohr mit Drehmomentübertragungsteilen, die an jedem der jeweiligen Enden des Rohrs angeordnet und befestigt sind. Eine Antriebswellenbaugruppe kann ferner zusätzliche Bauteile umfassen, wie etwa verschiedene Gelenke oder Kupplungen, um Abweichungen in der Ausrichtung und dem Abstand zwischen den Antriebsbauteilen und dem angetriebenen Mechanismus oder Bauteil Rechnung zu tragen.A drive shaft, also called a drive shaft or propeller shaft, is used to transmit torque and rotational energy from a source of rotational energy (a drive member) to a rotatably driven mechanism or component. The drive shaft assembly generally includes a tube having torque transmitting members disposed and secured to each of the respective ends of the tube. A drive shaft assembly may further include additional components, such as various joints or couplings, to account for variations in alignment and spacing between the drive components and the driven mechanism or component.
Eine Antriebswellenbaugruppe kann durch verschiedene Schweißprozesse gefertigt werden. Beispielsweise wird das Metallschutzgasschweißen häufig eingesetzt. Während des Metallschutzgasscheißens können jedoch die Bauteile der Antriebswellenbaugruppe einer beträchtlichen Wärmemenge ausgesetzt werden, was wiederum zu einem unerwünschten Verzug und somit zu Unwucht zwischen den Bauteilen führen kann. Somit hat das Metallschutzgasschweißen den Nachteil, dass es ein Auswuchten nach dem Schweißen erfordert.A drive shaft assembly can be manufactured by various welding processes. For example, gas metal arc welding is frequently used. However, during metal shielding, the components of the drive shaft assembly may be exposed to a significant amount of heat, which in turn may result in undesirable distortion and hence unbalance between components. Thus, gas metal arc welding has the disadvantage of requiring balancing after welding.
Eine Antriebswellenbaugruppe kann beispielsweis auch durch Reibschweißen gefertigt werden. Das Reibschweißen ist ein Prozess, der den Nachteil der Schwierigkeiten bei einer Änderung in Bezug auf Geometrien und Schweißparametern nach der Wahl von Werkzeug und Maschine mit sich bringt. Das Reibschweißen hat ferner den Nachteil, dass es nach dem Schweißen ein Auswuchten und Richten aufgrund von einem von dem Schweißprozess resultierenden Versatz und Verzug der Antriebswellenbaugruppe erfordert.A drive shaft assembly can also be manufactured by friction welding, for example. Friction welding is a process that suffers from the difficulty of changing geometry and welding parameters after the choice of tool and machine. Friction welding also has the disadvantage that after welding, it requires balancing and straightening due to misalignment and distortion of the drive shaft assembly resulting from the welding process.
Eine Unwucht in der Antriebswellenbaugruppe führt zu Problemen mit Schwingungen und einem inakzeptablen Geräusch, sowohl innerhalb wie auch außerhalb des Fahrzeugs. Das Auswuchten der Antriebswellenbaugruppe wird durch Punktschweißen von Gewichten (wie z. B. Gewichtsstreifen) an das Rohr der Antriebswellenbaugruppe ausgeführt, und wird manuell ausgeführt. Auswuchten ist somit zeitintensiv und basiert auf der Erfahrung des Bedieners. Des Weiteren können die Punktschweißungen als Ausgangspunkte für Risse dienen und somit die Festigkeit des Rohrs der Antriebswellenbaugruppe reduzieren. Es besteht somit ein Wunsch, die Notwendigkeit des Auswuchtens und Richtens einer Antriebswellenbaugruppe unter Kostengesichtspunkten und unter Qualitätsgesichtspunkten zu minimieren.Imbalance in the drive shaft assembly causes problems with vibration and unacceptable noise both inside and outside the vehicle. The balancing of the drive shaft assembly is accomplished by spot welding weights (such as weight strips) to the tube of the drive shaft assembly, and is performed manually. Balancing is therefore time consuming and based on the experience of the operator. Furthermore, the spot welds may serve as starting points for cracks and thus reduce the strength of the drive shaft assembly tube. Thus, there is a desire to minimize the need for balancing and directing a drive shaft assembly from a cost and quality point of view.
Das Laserschweißen ist ein Verfahren, das allgemein bekannt ist und häufig in der Fahrzeugindustrie eingesetzt wird. Das Laserschweißen hat die Fähigkeit, beträchtlich bessere Schweißnähte zu erzeugen als das Metallschutzgasschweißen und das Reibschweißen und leidet nicht unter dem Risiko eines beträchtlichen Versatzes der verschweißten Bauteile, und minimiert ferner die in die zusammengeschweißten Bauteile eingeleitete Wärme. Daher minimiert das Laserschweißen die Notwendigkeit des Auswuchtens und Richtens und reduziert daher die Gesamtherstellkosten für die Antriebswellenbaugruppe.Laser welding is a process that is well known and widely used in the automotive industry. Laser welding has the ability to produce significantly better welds than gas metal arc welding and friction welding, and does not suffer the risk of significant misalignment of the welded components, and also minimizes the heat introduced into the welded components. Therefore, laser welding minimizes the need for balancing and straightening and therefore reduces the overall manufacturing cost of the drive shaft assembly.
Im Vergleich zu beispielsweise reibgeschweißten Bauteilen können außerdem lasergeschweißte Bauteile mit dünneren Wänden hergestellt werden, da eine geringere Anforderung an die Tiefe der Schweißnaht besteht. Eine dünnere Wanddicke der Bauteile reduziert unter anderem das Gewicht der Antriebswellenbaugruppe und dadurch das Gesamtgeweicht eines die Antriebswellenbaugruppe umfassenden Fahrzeugs, und verbessert somit ferner die Kraftstoffeinsparung eines solchen Fahrzeugs.Compared to, for example friction welded components also laser welded components can be made with thinner walls, since there is less requirement for the depth of the weld. A thinner wall thickness of the components, among other things, reduces the weight of the drive shaft assembly, and thereby the overall bulk of a vehicle including the drive shaft assembly, and thus further improves the fuel economy of such a vehicle.
Beispiele von lasergeschweißten Antriebswellenbaugruppen werden in
Eine Antriebswellenbaugruppe ist einer Torsion und einer Scherspannung ausgesetzt, die aus der Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment und der Last resultieren.A drive shaft assembly is subject to torsion and shear stress resulting from the difference between the input torque and the load.
Die Antriebswellenbaugruppe must fest genug sein, um die Spannung auszuhalten, während gleichzeitig zu viel Gewicht vermieden wird, um die Massenträgheit nicht unangemessen zu erhöhen.The drive shaft assembly must be strong enough to withstand the stress while avoiding too much weight so as to not unduly increase inertia.
Im Falle einer unerwünschten Überlast des Drehmoments besteht ein Risiko des Versagens der Antriebswellenbaugruppe oder von damit verbundenen benachbarten Bauteilen. Es gibt zahlreiche Lösungen, um das Problem mit der Drehmomentüberlast zu überwinden, beispielsweise durch Ausgleichsvorrichtungen. Weiterhin können das Material und die Abmessungen des Rohrs der Antriebswellenbaugruppe so ausgelegt werden, dass es im Falle einer unerwünschten Überlast zu einem Bruch kommt, was den Vorteil des Reduzierens des Risikos eines Versagens von benachbarten Teilen, beispielsweise in einem Antriebsstrang, hat. Im letzteren Fall erfordert dies viele unterschiedliche Festigkeitsklassen des Rohrs, um jeder Ausgestaltung einer Antriebswellenbaugruppe Rechnung zu tragen, die beispielsweise für einen Hersteller von Schwerfahrzeugen benötigt wird. Dies erhöht ebenfalls die Gesamtkosten für die Herstellung von Antriebswellenbaugruppen, die unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen.In the event of undesirable torque overload, there is a risk of failure of the drive shaft assembly or associated adjacent components. There are numerous solutions to the problem with the Overcome torque overload, for example by balancing devices. Further, the material and dimensions of the tube of the drive shaft assembly can be designed to break in the event of undesired overload, which has the advantage of reducing the risk of failure of adjacent parts, for example in a drive train. In the latter case, this requires many different pipe strength classes to accommodate any drive shaft assembly design needed, for example, for a heavy vehicle manufacturer. This also increases the overall cost of manufacturing drive shaft assemblies having different configurations.
Es gibt eine große Vielfalt von Ausgestaltungen von Antriebswellenbaugruppen. Dies liegt beispielsweise an der Notwendigkeit für deren unterschiedliche Längen, die aus den verschiedenen Konstruktionen der Fahrzeuge und/oder dem Einsatzgebiet der Antriebswellenbaugruppe resultieren. Die große Vielfalt von Antriebswellenbaugruppen erfordert abhängig von der Verwendung der Antriebswelle eine große Vielfalt von Bestandteilen, wie unterschiedliche Rohre mit unterschiedlichen Festigkeiten (Festigkeitsklassen). Somit können die Gesamtherstellkosten für Antriebswellenbaugruppen unangemessen hoch sein. Die Kosten wären beträchtlich verringert, wenn die Herstellung von unterschiedlichen Ausgestaltungen von Antriebswellenbaugruppen mit einer geringeren Anzahl von unterschiedlichen Typen von Bestandteilen erreicht werden könnte, d. h. wenn die unterschiedlichen Bestandteile zu einem höheren Grad standardisiert werden könnten.There are a wide variety of drive shaft assembly designs. This is due, for example, to the need for their different lengths resulting from the various designs of the vehicles and / or the field of application of the drive shaft assembly. The wide variety of drive shaft assemblies requires a wide variety of components, such as different tubes with different strengths (strength classes), depending on the use of the drive shaft. Thus, the overall manufacturing cost of drive shaft assemblies may be unduly high. The cost would be significantly reduced if the fabrication of different designs of drive shaft assemblies with fewer number of different types of components could be achieved, i. H. if the different components could be standardized to a higher degree.
KURZDARSTELLUNGSUMMARY
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, kostengünstige Antriebswellenbaugruppen von unterschiedlichen Ausgestaltungen mit vorbestimmten Festigkeiten, beispielsweise abhängig vom Verwendungszweck der jeweiligen Antriebswellenbaugruppe, zu ermöglichen.It is the object of the present disclosure to enable low-cost drive shaft assemblies of different configurations with predetermined strengths, for example, depending on the intended use of the respective drive shaft assembly.
Die Aufgabe wird mittels einer Antriebswellenbaugruppe nach Anspruch 1 und einem Verfahren zum Herstellen einer Antriebswellenbaugruppe nach Anspruch 11 gelöst.The object is achieved by means of a drive shaft assembly according to
Insbesondere wird die Aufgabe mittels der Verwendung eines Verbindungsteils in der Antriebswellenbaugruppe gelöst. Das Verbindungsteil ist so ausgebildet, dass eine vorbestimmte Drehmomentfestigkeit aufweist, die der bestimmungsgemäßen Drehmomentfestigkeit der Antriebswellenbaugruppe entspricht und weist somit eine niedrigere Drehmomentfestigkeit als die Drehmomentfestigkeit des Rohrs der Antriebswellenbaugruppe auf. Mit anderen Worten, das Verbindungsteil ist das entscheidende Bauteil für die Drehmomentfestigkeit der Antriebswellenfestigkeit. Im Falle einer unerwünschten Überlast der Antriebswellenbaugruppe wird die Antriebswellenbaugruppe aufgrund des Brechens des Verbindungsteils oder auf andere Weise versagen. Dadurch wird ein Bruch der Antriebswellenbaugruppe an einem vorbestimmten Punkt der Antriebswellenbaugruppe auftreten, der so gewählt ist, dass das kleinstmögliche Risiko für zusätzliche Beschädigungen von benachbarten Bauteilen oder dergleichen verursacht wird.In particular, the object is achieved by the use of a connecting part in the drive shaft assembly. The connecting part is configured to have a predetermined torque resistance that corresponds to the intended torque resistance of the drive shaft assembly and thus has a lower torque resistance than the torque resistance of the tube of the drive shaft assembly. In other words, the connecting part is the critical component for the torque stability of the drive shaft strength. In the event of undesired overload of the drive shaft assembly, the drive shaft assembly will fail due to breakage of the connector or otherwise. Thereby, a break of the drive shaft assembly will occur at a predetermined point of the drive shaft assembly chosen to cause the least possible risk of additional damage to adjacent components or the like.
Des Weiteren ermöglicht die Tatsache, dass die Antriebswellenbaugruppe ein Verbindungsteil umfasst, mehr standardisierte Bauteile einer Antriebswellenbaugruppe, und zwar aus dem Grund, dass das Verbindungsteil dazu ausgebildet ist, die niedrigste Drehmomentfestigkeit der Antriebswellenbaugruppe bereitzustellen, und es stellt somit das entscheidende Bauteil für die Drehmomentfestigkeit der Antriebswellenbaugruppe als solche dar. Dadurch kann die Drehmomentfestigkeit der Rohre und des Drehmomentübertragungsteils überdimensioniert werden, um so die Verwendung von nur einem oder wenigen Werkstoffen und/oder Innen- und Außendurchmessern für die Rohre für die Herstellung einer großen Vielfalt von unterschiedlichen Ausgestaltungen von Antriebswellen zu ermöglichen. Dadurch können die Bestandteile zu einem höheren Grad standardisiert werden, während weiterhin die Möglichkeit der Herstellung einer großen Vielfalt von Ausgestaltungen von Antriebswellenbaugruppen bereitgestellt wird. Die Standardisierung von Bestandteilen reduziert die Kosten der Bestandteile der Antriebswellenbaugruppen, da größere Losgrößen eines Bauteils hergestellt oder gekauft werden können.Further, the fact that the drive shaft assembly includes a connecting part allows more standardized components of a drive shaft assembly, for the reason that the connecting part is adapted to provide the lowest torque resistance of the drive shaft assembly, and thus provides the critical component for the torque resistance of As such, the torque resistance of the tubes and the torque transmitting member can be over-dimensioned so as to allow the use of only one or a few materials and / or inner and outer diameters for the tubes for the production of a wide variety of different drive shaft configurations , This allows the components to be standardized to a higher degree while still providing the possibility of producing a wide variety of drive shaft assembly designs. The standardization of components reduces the cost of the components of the driveshaft assemblies, as larger lot sizes of a component can be manufactured or purchased.
Die Antriebswellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Rohr mit einer Innenfläche, einer Außenfläche, einem ersten axialen Ende, einen gegenüberliegenden zweiten axialen Ende und einer Drehachse. Sie umfasst ferner ein erstes Drehmomentübertragungsteil und ein zweites Drehmomentübertragungsteil. Ein Verbindungsteil ist an dem ersten axialen Ende des Rohrs und an dem ersten Drehmomentübertragungsteil derart befestigt, dass das Verbindungsteil zwischen dem Rohr und dem ersten Drehmomentübertragungsteil positioniert ist. Das Verbindungsteil hat eine vorbestimmte Drehmomentfestigkeit, die niedriger als die Drehmomentfestigkeit des Rohrs ist. Die Befestigung des Verbindungsteils an dem Rohr und dem ersten Drehmomentübertragungsteil kann durch ein beliebiges bisher bekanntes Verfahren ausgeführt werden.The drive shaft assembly according to the present disclosure includes a tube having an inner surface, an outer surface, a first axial end, an opposite second axial end, and an axis of rotation. It further comprises a first torque transmitting part and a second torque transmitting part. A connecting part is fixed to the first axial end of the tube and to the first torque transmitting part such that the connecting part is positioned between the tube and the first torque transmitting part. The connecting part has a predetermined torque resistance which is lower than the torque resistance of the pipe. The attachment of the connecting part to the tube and the first torque transmitting part can be carried out by any known method.
Die Tatsache, dass das Verbindungsteil zwischen dem Rohr und einem Drehmomentübertragungsteil (im Vergleich zu beispielsweise irgendwo entlang der Längserstreckung des Rohrs) angeordnet ist, reduziert die Anzahl von Trennflächen zwischen den unterschiedlichen Bauteilen der Antriebswellenbaugruppe und somit die Anzahl von benötigten Schweißnähte, und steuert ferner, wo ein Versagen der Antriebswellenbaugruppe in dem Fall einer Überlast stattfinden wird, sodass ein minimales Risiko der Verursachung von zusätzlichen Beschädigungen an umgebenden Bauteilen oder dergleichen sichergestellt ist, wie oben erwähnt.The fact that the connecting part between the pipe and a torque transmitting part (as compared to, for example, somewhere along the longitudinal extent of the pipe) is arranged, reduces the number of parting surfaces between the different components of the drive shaft assembly, and thus the number of welds required, and further controls where failure of the drive shaft assembly will take place in the event of an overload, thus ensuring a minimal risk of causing additional damage to surrounding components or the like, as above mentioned.
Gemäß einem Aspekt wird das Verbindungsteil mit dem ersten axialen Ende des Rohrs sowie dem ersten Drehmomentübertragungsteil verschweißt. Das Schweißen führt zu einer festen und starken Befestigung des Verbindungsteils an den unmittelbar benachbarten Bauteilen der Antriebswellenbaugruppe.In one aspect, the connector is welded to the first axial end of the tube and the first torque transmitting member. The welding results in a strong and strong attachment of the connecting part to the immediately adjacent components of the drive shaft assembly.
Die Verwendung eines Verbindungsteils gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung des Laserschweißens für die Befestigung und würde in einem solchen Fall die Kosten der Herstellung hinsichtlich des Minimierens der Notwendigkeit des Auswuchtens und Richtens weiter reduzieren. Weiterhin erhöht sich die Qualität als ein Ergebnis der Minimierung der Anzahl von Punktschweißungen im Zusammenhang mit dem Auswuchtschritt. Darüber hinaus können, falls erwünscht, die Wanddicke des Rohrs und ein Abschnitt des an dem Verbindungsteil befestigten Drehmomentübertragungsteils durch Nutzung des Laserschweißens im Vergleich dazu, wenn Reibschweißen verwendet wird, reduziert werden, und somit wird eine Gewichtsreduzierung ermöglicht.The use of a connector according to the present invention allows the use of laser welding for attachment, and in such a case would further reduce the cost of manufacture in terms of minimizing the need for balancing and straightening. Furthermore, the quality increases as a result of minimizing the number of spot welds associated with the balancing step. Moreover, if desired, the wall thickness of the tube and a portion of the torque transmitting member attached to the connecting member can be reduced by utilizing the laser welding as compared with when friction welding is used, thus enabling weight reduction.
Das Verbindungsteil kann zweckmäßigerweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch sein und eine Innenumfangswandfläche derart umfassen, dass es zumindest teilweise eine im Wesentlichen rohrförmige Form aufweist. Dies stellt ein geringes Geweicht des Verbindungsteil und somit der Antriebswellenbaugruppe als solche sicher. Des Weiteren gibt das Verbindungsteil keinerlei Unwucht an die Antriebswellenbaugruppe weiter, da sie im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist.The connecting part may expediently be substantially rotationally symmetrical and comprise an inner circumferential wall surface such that it at least partially has a substantially tubular shape. This ensures a light weight of the connecting part and thus the drive shaft assembly as such. Furthermore, the connector does not impart any imbalance to the drive shaft assembly as it is substantially rotationally symmetric.
Gemäß einem Aspekt kann das Verbindungsteil ferner einer erste Außenumfangswandfläche, die dazu ausgebildet ist, an der Innenfläche des Rohrs anzuliegen, eine zweite Außenumfangswandfläche, die einen sich radial erstreckenden Flansch des Verbindungsteils bildet, und eine dritte Außenumfangswandfläche, die dazu vorgesehen ist, an einem Innenabschnitt des ersten Drehmomentübertragungsteil anzuliegen, umfassen. Der sich radial erstreckende Flansch kann eine erste radiale Fläche, die dazu vorgesehen ist, an einer axialen Endfläche des Rohr anzuliegen, und eine zweite radiale Fläche, die dazu vorgesehen ist, an einer axialen Endfläche des ersten Drehmomentübertragungsteils anzuliegen, umfassen. Wenn das Verbindungsteil auf diese Weise konstruiert ist, kann es teilweise in das Rohr sowie in das erste Drehmomentübertragungsteil eingesetzt werden und vor der Befestigung korrekt ausgerichtet werden. Vorzugsweise kann das Verbindungsteil in das Rohr und das erste Drehmomentübertragungsteil eingepresst werden, bevor es daran, wie etwa durch Schweißen, befestigt wird.According to one aspect, the connection part may further include a first outer peripheral wall surface formed to abut the inner surface of the tube, a second outer peripheral wall surface forming a radially extending flange of the connection part, and a third outer peripheral wall surface provided thereto at an inner portion of the first torque transmitting part, comprise. The radially extending flange may include a first radial surface adapted to abut an axial end surface of the tube and a second radial surface adapted to abut an axial end surface of the first torque transmitting member. When constructed in this manner, the connector may be partially inserted into the tube as well as into the first torque transmitting member and properly aligned prior to attachment. Preferably, the connector may be press fit into the tube and the first torque transfer member prior to being secured thereto, such as by welding.
Wie oben erwähnt weist das Verbindungsteil eine vorbestimmte Drehmomentfestigkeit auf, die niedriger als die Drehmomentfestigkeit des Rohrs ist. Dies kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden, die die Auswahl der geometrischen Ausgestaltung des Verbindungsteils und/oder die Auswahl von Material mit einer vorgesehenen Eigenschaft in Bezug auf Drehmomentfestigkeit umfassen.As mentioned above, the connecting part has a predetermined torque resistance which is lower than the torque resistance of the pipe. This can be achieved in a variety of ways, including selecting the geometric configuration of the connection part and / or selecting material with an intended torque-resistance property.
Das Verbindungsteil kann beispielsweise eine sich radial erstreckende Kerbe oder Nut umfassen, die in der Innenwandfläche des Verbindungsteils ausgebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Kerbe oder Nut radial von der Innenwandfläche bis zu einer Tiefe mit einem Durchmesser, der gleich groß oder größer als der Durchmesser der Innenfläche des Rohrs am ersten axialen Ende des Rohrs ist. Eine solche Kerbe oder Nut reduziert die Drehmomentfestigkeit des Verbindungsteils, und durch Wählen deren Größe, was die axiale sowie die radiale Erstreckung umfasst, kann die vorgesehene Drehmomentfestigkeit leicht erreicht werden. Um eine begrenzte axiale Erstreckung des Verbindungsteils aufweisen zu können, während noch eine ausreichende axiale Erstreckung für eine korrekte Befestigung an dem Rohr und dem ersten Drehmomentübertragungsteil bereitgestellt wird, kann die Kerbe oder Nut zweckmäßigerweise in gleichen Abständen von der ersten axialen Endfläche und der zweiten axialen Endfläche des Verbindungsteils angeordnet werden, d. h., im Wesentlichen in der Mitte der axialen Erstreckung des Verbindungsteils.The connection part may, for example, comprise a radially extending notch or groove formed in the inner wall surface of the connection part. Preferably, the notch or groove extends radially from the inner wall surface to a depth having a diameter equal to or greater than the diameter of the inner surface of the tube at the first axial end of the tube. Such a notch or groove reduces the torque resistance of the connection part, and by selecting its size, which includes the axial as well as the radial extension, the intended torque resistance can be easily achieved. In order to have a limited axial extent of the connecting part while still providing sufficient axial extent for proper attachment to the tube and the first torque transmitting member, the notch or groove may conveniently be equidistant from the first axial end surface and the second axial end surface the connecting part are arranged, d. h., substantially in the middle of the axial extent of the connecting part.
Alternativ kann das Verbindungsteil einen Umfangsabschnitt umfassen, der einen vergrößerten Innendurchmesser derart aufweist, dass die Innenwandfläche des Verbindungsteil in dem Umfangsabschnitt einen Durchmesser aufweist, der gleich groß oder größer als der Durchmesser der Innenfläche des Rohrs an dessen ersten axialen Ende ist. Dadurch wird die Drehmomentfestigkeit des Verbindungsteils reduziert. Der Umfangsabschnitt mit dem vergrößerten Innendurchmesser kann vorzugsweise im Wesentlichen in der Mitte der axialen Erstreckung des Verbindungsteils angeordnet werden, wodurch eine geringe axiale Gesamterstreckung des Verbindungsteils ermöglicht wird, während noch eine ausreichende axiale Erstreckung für eine korrekte Befestigung an dem Rohr und dem ersten Drehmomentübertragungsteil bereitgestellt wird.Alternatively, the connecting part may include a peripheral portion having an enlarged inner diameter such that the inner wall surface of the connecting part in the peripheral portion has a diameter equal to or larger than the diameter of the inner surface of the tube at the first axial end thereof. As a result, the torque resistance of the connecting part is reduced. The enlarged inner diameter peripheral portion may preferably be located substantially midway along the axial extent of the connecting part, thereby allowing for a small overall axial extent of the connecting part while still providing sufficient axial extent for proper attachment to the tube and the first torque transmitting part ,
Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsteil aus einem Material hergestellt werden, das eine niedrigere Drehmomentfestigkeit als die Drehmomentfestigkeit des Materials des Rohrs aufweist. Alternatively or additionally, the connecting part may be made of a material having a lower torque resistance than the torque resistance of the material of the tube.
Ein Prozess zum Herstellen der Antriebswellenbaugruppe, wie oben offenbart, kann vorzugsweise das Zusammenbauen des Rohrs und des Verbindungsteils an dem ersten axialen Ende des Rohrs, zweckmäßigerweise durch teilweises Einführen des Verbindungsteils in das Rohr, und das Laserverschweißen des Verbindungsteils mit dem Rohr umfassen. Vor oder nach dem Zusammenbau und der Befestigung des Verbindungsteils und des Rohrs umfasst der Prozess ferner das Zusammenbauen des Drehmomentübertragungsteils und des Verbindungsteils, zweckmäßigerweise durch teilweises Einfügen des Verbindungsteils in das erste Drehmomentübertragungsteil, und das Laserverschweißen des Verbindungsteils mit dem ersten Drehmomentübertragungsteil. Andere Prozesse zum Herstellen der Antriebswellenbaugruppe sind jedoch ebenfalls denkbar.A process for manufacturing the drive shaft assembly, as disclosed above, may preferably comprise assembling the tube and the connection part at the first axial end of the tube, conveniently by partially inserting the connection part into the tube, and laser welding the connection part to the tube. Before or after assembling and fastening the connection part and the pipe, the process further comprises assembling the torque transmission part and the connection part, expediently by partially inserting the connection part into the first torque transmission part, and laser welding the connection part to the first torque transmission part. However, other processes for producing the drive shaft assembly are also conceivable.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Fahrzeug, das eine wie oben offenbarte Antriebswellenbaugruppe umfasst. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Schwerfahrzeug sein, wie etwa ein Lastkraftwagen oder ein Bus, kann aber auch ein Personenkraftwagen, ein Wasserfahrzeug, eine Lokomotive oder ein beliebiges anderes Fahrzeug sein, das eine Antriebswellenbaugruppe umfassen kann.The present disclosure further relates to a vehicle comprising a drive shaft assembly as disclosed above. The vehicle may be, for example, a heavy vehicle, such as a truck or a bus, but may also be a passenger car, a watercraft, a locomotive, or any other vehicle that may include a drive shaft assembly.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele und Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die besprochenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche abgeändert werden. Weiterhin sollten die Zeichnungen nicht als maßstäblich gezeichnet betrachtet werden, da einige Merkmale übertrieben sein können, um bestimmte Merkmale deutlicher darzustellen.In the following, the invention will be described in more detail with reference to specific embodiments and drawings. However, the invention is not limited to the embodiments discussed and shown in the drawings, but may be varied within the scope of the appended claims. Furthermore, the drawings should not be construed as drawn to scale, as some features may be exaggerated to more clearly illustrate certain features.
In der vorliegenden Offenbarung soll der Begriff „befestigt” so angesehen werden, dass er fest verbunden bedeutet. Weiterhin bedeutet der Begriff „befestigt”, dass solche Bauteile/Teile/Vorrichtungen und dergleichen in direktem Kontakt miteinander stehen, ohne irgendwelche dazwischen bereitgestellte mechanische Bauteile oder dergleichen. In dieser Definition wird ein mechanisches Bauteil als ein eine Geometrie aufweisendes physisches Bauteil angesehen und umfasst somit beispielsweise keinen Klebstoff, keine Beschichtung oder dergleichen.In the present disclosure, the term "attached" is to be understood to mean firmly connected. Furthermore, the term "attached" means that such components / parts / devices and the like are in direct contact with each other, without any mechanical components or the like provided therebetween. In this definition, a mechanical component is considered to be a physical component having a geometry, and thus includes, for example, no adhesive, no coating, or the like.
Zudem wird der Begriff „benachbart” in der vorliegenden Offenbarung so angesehen, dass er sowohl unmittelbar benachbart (wie z. B. direkt verbunden) aber auch in der Nähe befindlich bedeutet, wobei andere mechanischen Bauteile zwischengeschaltet sein können.In addition, the term "adjacent" in the present disclosure is considered to mean both immediately adjacent (such as directly connected) but also proximate, with other mechanical components interposed.
Die
Die Antriebswellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vor allem für die Verwendung in Fahrzeugen vorgesehen, um bisher bekannte Antriebswellenbaugruppen darin zu ersetzen oder auszutauschen. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die Antriebswellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung auch in einer beliebigen anderen bisher bekannten Anwendung für eine Antriebswellenbaugruppe verwendet werden kann, beispielsweise in industriellen Maschinen oder dergleichen.The drive shaft assembly according to the present disclosure is primarily intended for use in vehicles to replace or replace previously known power shaft assemblies therein. It should be noted, however, that the drive shaft assembly according to the present disclosure may also be used in any other previously known application for a drive shaft assembly, such as in industrial machines or the like.
Die
Die Antriebswellenbaugruppe umfasst ferner ein Rohr
Die Antriebswellenanordnung
Das Verbindungsteil
Die Tatsache, dass das Verbindungsteil dazu ausgelegt ist, im Falle einer unerwünschten Überlast des Drehmoments zu brechen, hat ferner den Vorteil des Vermeidens des Versagens von benachbarten Bauteilen, wie etwa ein dem Getriebe zugeordnetes Bauteil oder dergleichen. Durch sicherstellen, dass die Antriebswellenbaugruppe als solche das Versagen erleidet, muss nur die Antriebswellenbaugruppe im Falle einer Drehmomentüberlast ersetzt werden. Dies ist üblicherweise im Vergleich zum Reparieren von zu der Antriebswellenbaugruppe benachbarten Bauteilen eine beträchtlich leichtere Aufgabe und könnte beispielsweise im Feld ausgeführt werden, ohne das Fahrzeug in eine Werkstatt oder dergleichen transportieren zu müssen.The fact that the connecting part is designed to break in the event of an undesirable overload of the torque also has the advantage of avoiding the failure of adjacent components, such as a component associated with the transmission or the like. By ensuring that the drive shaft assembly as such suffers failure, only the drive shaft assembly needs to be replaced in the event of torque overload. This is usually a considerably easier task compared to repairing components adjacent to the drive shaft assembly and could, for example, be carried out in the field without having to transport the vehicle to a workshop or the like.
Die
Die
Wie beispielsweise in den
Um das Verschweißen des Verbindungsteils
Der sich radial erstreckende Flansch
Während der Herstellung der Antriebswellenbaugruppe wird das Verbindungsteil in das Rohr derart eingeführt, dass die axiale Endfläche des Rohrs an der radialen Fläche
Des Weiteren wird während der Herstellung der Antriebswellenbaugruppe das Verbindungsteil
Das Verschweißen des Verbindungsteils mit dem Rohr und dem ersten Drehmomentübertragungsteil kann bevorzugt, wie zuvor erwähnt, durch Laserschweißen ausgeführt werden, um Verzug und Versatz zu minimieren. Das Laserschweißen kann gemäß bisher bekannten Techniken ausgeführt werden und wird deshalb in der vorliegenden Offenbarung nicht ausführlicher besprochen.The welding of the connecting part to the tube and the first torque transmitting part may preferably, as mentioned above, be carried out by laser welding in order to minimize distortion and misalignment. The laser welding can be carried out according to previously known techniques and therefore will not be discussed in detail in the present disclosure.
Um das Entweichen von Gas zu erleichtern und dadurch die Bildung von Poren in den Schweißnähten während des Schweißens zu verhindern kann eine umlaufende Aussparung
Das Verbindungsteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ist so konstruiert, dass es eine vorbestimmte Drehmomentfestigkeit aufweist, die niedriger als die Drehmomentfestigkeit des Rohrs der Antriebswellenbaugruppe ist. Dies kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden. Beispielsweise kann das Verbindungsteil aus einem Material hergestellt werden, das eine niedrigere Drehmomentfestigkeit als das Material des Rohrs aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsteil eine geometrische Ausgestaltung aufweisen, die dessen vorbestimmte Drehmomentfestigkeit sicherstellt.The connector according to the present disclosure is constructed to have a predetermined torque resistance that is lower than the torque resistance of the tube of the drive shaft assembly. This can be achieved in different ways. For example, the connecting part may be made of a material having a lower torque resistance than the material of the tube. Alternatively or additionally, the connecting part may have a geometric configuration which ensures its predetermined torque resistance.
Die
Das Verbindungsteil
Die
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in
Die
Obwohl die
Wie in den
Die axiale Erstreckung des Verbindungsteils ist dazu vorgesehen, beträchtlich geringer als die axiale Erstreckung des Rohrs zu sein. Der Zweck des Verbindungsteils ist es sicherzustellen, dass es das erste Bauteil oder der erste Abschnitt der Antriebswellenbaugruppe ist, das/der im Falle einer unbeabsichtigten Überlast der Antriebswellenbaugruppe hinsichtlich des Drehmoments versagt. Daher muss das Verbindungsteil nur eine für diesen Zweck ausreichende axiale Erstreckung aufweisen und muss nicht für die beabsichtigte axiale Erstreckung der Antriebswellenbaugruppe als solche ausgelegt werden.The axial extent of the connecting part is intended to be considerably smaller than the axial extent of the tube. The purpose of the connector is to ensure that it is the first component or portion of the drive shaft assembly that fails in the event of an inadvertent overload of the drive shaft assembly with respect to torque. Therefore, the connecting part need only have sufficient axial extent for this purpose and need not be designed for the intended axial extent of the drive shaft assembly as such.
Hinsichtlich der Tatsache, dass die Antriebswellenbaugruppe das Verbindungsteil umfasst, das eine niedrigere Drehmomentfestigkeit als das Rohr aufweist, können die Bauteile zu einem höheren Grad standardisiert werden. Um die verschiedenen Ausgestaltungen von benötigten Antriebswellenbaugruppen zu ermöglichen, beispielsweise für einen Hersteller von verschiedenen Fahrzeugen, könnten alle anderen Bauteile der Antriebswellen-Baugruppenausgestaltungen im Wesentlichen standardisiert werden, wo benötigt durch Verwenden von, in einigen Fällen, überdimensionierten Festigkeitsklassen, und es müssen nur die Verbindungsteile eine vorausgewählte Drehmomentfestigkeit aufweisen, die an den Verwendungszweck einer bestimmten Antriebswellen-Baugruppenausgestaltung angepasst ist. Somit können die Gesamtherstellkosten unterschiedlicher Antriebswellen-Baugruppenausgestaltungen reduziert werden.In view of the fact that the drive shaft assembly includes the connection part having a lower torque resistance than the pipe, the components can be standardized to a higher degree. To enable the various configurations of required drive shaft assemblies, for example for a manufacturer of different vehicles, all other components of the drive shaft assembly designs could be substantially standardized where needed by using, in some cases, oversized strength classes, and only the connecting parts have a preselected torque capability adapted to the intended use of a particular drive shaft assembly design. Thus, the overall manufacturing cost of different drive shaft assembly configurations can be reduced.
Die Antriebswellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obenstehend besprochenen und in den Zeichnungen dargestellten spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in beliebiger Weise innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden. Beispielsweise kann eine im Vergleich zu dem Rohr niedrigere Drehmomentfestigkeit des Verbindungsteils durch Verändern der Geometrie des Verbindungsteils an der zweiten Außenumfangswandfläche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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